DE102023109944B3

DE102023109944B3 - Faserendoskop zur stereoskopischen Bildgebung und Verfahren zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten

Info

Publication number: DE102023109944B3
Application number: DE102023109944.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hauger; Christoph Schaeff; Fang You
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2023-04-19
Filing date: 2023-04-19
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2043-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Faserendoskop (1) zur stereoskopischen Bildgebung, mit mindestens einem Wellenfrontmanipulator (3), der zur Erzeugung eines Probenstrahls (23) eingerichtet ist, eine Wellenfront des Lichts einer Lichtquelle (2) derartig vorzuformen, dass das vorgeformte Licht im Wesentlichen in einem Objektpunkt (11) eines Objektbereiches (12) fokussierbar und rasternd auf eine Vielzahl von Objektpunkten (11) ablenkbar ist. Das Faserendoskop (1) umfasst ferner eine Beleuchtungsfaser (7) zum Zuführen des vorgeformten Probenstrahls (23) zu dem Objektbereich (12), und eine Detektorfaser (14) zum Zuführen von an dem jeweiligen Objektpunkt (11) reflektierten und/oder gestreuten Streulicht (13) zu einem das Streulicht (13) erfassenden Detektor (15), der mit einer Rechnereinheit (16) verbunden ist. Die Rechnereinheit (16) ist ausgelegt, das stereoskopische Bild (24) aus dem erfassten Streulicht (13) zusammenzufügen. Der Wellenfrontmanipulator (3) ist ferner dazu eingerichtet ist, bei Ermittlung einer Änderung eines Arbeitsabstandes (22) zwischen einem distalen Ende der Beleuchtungsfaser (7) und dem Objektbereich (12) die Größe des Objektbereiches (12) in Abhängigkeit des Arbeitsabstandes (22) zu variieren. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren (S100) zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten eines Faserendoskops (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Faserendoskop zur stereoskopischen Bildgebung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten.
Insbesondere bei empfindlichem Gewebe, wie beispielsweise innerhalb des Auges im Bereich der Ophthalmochirurgie aber auch bei neurochirurgischen Eingriffen finden zunehmend mikrochirurgische Verfahren Anwendung. Insbesondere in der Ophthalmochirurgie werden Operationsmikroskope, die häufig für Eingriffe am vorderen Augenabschnitt aber auch für Eingriffe an der Retina eingesetzt werden, zunehmen durch Endoskope ersetzt, die letztlich bei minimalinvasiven Eingriffen die Bildgebung erleichtern.
Ein häufiger Eingriff im vorderen Augenabschnitt ist dabei die Kataraktoperation, während das sogenannte epiretinale Membranpeeling einen typischen Eingriff an der Retina darstellt. Das epiretinale Membranpeeling wird dabei notwendig, wenn es aufgrund verschiedener Erkrankungen des Augenhintergrundes zu einem unkontrollierten Wachstum vom Bindegewebszellen auf der Oberfläche der Retina kommt, ähnlich einer Narbenbildung an der Haut. Ursachen dieser unkontrollierten Zellvermehrung sind Verletzungen und vorangegangene Operationen aber auch Laserbehandlungen am Auge, bereits ausgeheilte Entzündungen oder auch Durchblutungsstörungen der Retina. Die wuchernden Zellen bilden schließlich einen mechanisch festen Zellverband in Form der sogenannten epiretinalen Membran. Während der Patient in einem frühen Stadium hiervon noch wenig beeinträchtigt wird, kommt es in späteren Stadien zu einer Kontraktion der Membran. Da die Membran auf der Retina fest aufliegt, führt diese Kontraktion zu einer zunehmenden Verzerrung der Retina, wodurch Falten in der Stelle des schärfsten Sehens entstehen, was als „Makula Pucker“ bezeichnet wird. Spätestens in diesem Stadium bemerkt der Patient eine verminderte Sehschärfe und wird die Dinge, die er fixiert, zunehmend verzerrt wahrnehmen. Um dies zu beheben, wird zunächst mittels Vitrektomie der Glaskörper im Auge operativ entfernt. Dann erfolgt ebenfalls in einem operativen Eingriff mittels epiretinalem Membranpeeling die Entfernung der Membran von der Retina. Hierdurch lässt sich das Sehvermögen häufig deutlich verbessern und auch die Verzerrungen bilden sich häufig weitgehend zurück.
Ziel der Therapie ist dabei stets eine möglichst vollständige Entfernung aller Membranteile zur Beseitigung der epiretinalen Kontraktionen. Zur Membranmobilisierung kommen hierbei üblicherweise Fasspinzetten oder Glaskörperpinzetten zum Einsatz. Diese sind nicht einheitlich gestaltet, sondern in einer Vielzahl von geraden und abgewinkelten Ausführungen mit unterschiedlichen Designs verfügbar. Als zusätzliches Hilfsmittel kommen bei der Membranmobilisierung aber auch sogenannte „Scraper“ zum Einsatz, mit denen insbesondere bei sehr stark anhaftenden Membranen ein Aufkratzen der Oberfläche möglich ist, um dann die so mobilisierten Membranteile mit der Pinzette fassen zu können. Außerdem werden auch spezielle Nadeln, häufig als „Picks“ bezeichnet, zum Anstechen bzw. Aufreißen der Membran verwendet. Durch die Membranmobilisierung wird die geschlossene Oberfläche der Membran geöffnet, was zu einer Reduzierung der Oberflächenspannung führt, so dass hochstehende Lefzen der Membran mit der Pinzette gefasst werden können, um damit letztlich einen Angriffspunkt für das Membranpeeling zu gewinnen. Epiretinale Membranen, die bereits über einen längeren Zeitraum bestehen, weisen dabei aber oft ausgeprägte Netzhautadhäsionen sowie lokalisierte retinale Atrophien auf, weshalb die sichere und vollständige Entfernung unter Vermeidung der Gefahr von Netzhautdefekten besondere Vorsicht erfordert. Gleichwohl kommt es hierbei häufiger zu direkten chirurgischen Komplikationen. Hierbei sind insbesondere Netzhautdefekte, die zum Beispiel durch das Bewegen der Instrumente entstehen können, aber auch Netzhautablösungen und Risse zu nennen, die in der Regel bei der Membranmobilisierung entstehen.
Am Beispiel des vorstehend beschriebenen epiretinalen Membranpeelings an der Retina wird die Notwendigkeit deutlich, eine verbesserte Bildgebung zur Verfügung zu stellen, mit der es möglich ist, insbesondere die Membran und etwaige Lefzen der Membran sicher abbilden zu können, um es dem Chirurgen zu ermöglichen, das epiretinale Membranpeeling möglichst sicher durchführen zu können. Hierbei hat sich aber insbesondere auch die Notwendigkeit einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt, um sicherzustellen, dass die Membran von der darunterliegenden Netzhaut unterscheidbar ist, um eine Beschädigung der Retina zu vermeiden. Aber auch bei weiteren Anwendungen in der Mikrochirurgie, insbesondere in der Neurochirurgie, besteht der Bedarf nach einer stereoskopischen Bildgebung, um den Chirurgen eine Tiefeninformation zur Verfügung zu stellen.
Stereoskopische Endoskope sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So zeigt beispielsweise die US 7751694 B2 bereits ein stereoskopisches Endoskop, bei dem ein Bildsensor zweidimensionale Bilder eines Objekts oder einer Szene mit einer Vielzahl von Brennebenen bzw. Fokusebenen aufnimmt, die durch Änderung der Brennweite einer „micromirror array lens“ (MMAL) mit variabler Brennweite verschoben werden. Die Bildverarbeitungseinheit extrahiert dabei aus jedem zweidimensionalen Bild im Wesentlichen die scharfen Bildpunkte oder Bereiche, um hieraus letztlich ein entsprechendes scharfes Bild mit Tiefeninformation zu erhalten. Basierend auf der bekannten Brennweite des jeweiligen zweidimensionalen Bildes können hieraus entsprechende Tiefeninformation extrahiert werden. Mit anderen Worten wird bei dem aus der US 7751694 B2 bekannten Endoskop die Brennweite der MMAL dabei so verändert, dass jeder Teil des Untersuchungsgegenstandes mindestens einmal im Wesentlichen scharf abgebildet wird. Indem diese Informationen zusammengesetzt werden, lassen sich hieraus dreidimensionale Information über den Untersuchungsgegenstand ableiten.
Hierbei hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, dass dieses Verfahren sehr aufwändig ist und sich die Vorrichtung aufgrund ihres Aufbaus nicht eignet, in einem minimalinvasiven Mikrochirurgieverfahren verwendet zu werden. Insbesondere werden beispielsweise in der Hinterabschnitts-Chirurgie in den letzten Jahren die Durchmesser der verwendeten chirurgischen Endoskope kontinuierlich reduziert. So werden aktuell chirurgischen Endoskope mit Lichtleitern verwendet, die einen Durchmesser von lediglich 25 gauge oder 27 gauge aufweisen, was mit dem aus der US 7751694 B2 bekannten Endoskop nicht realisierbar wäre.
Aus dem Stand der Technik, genauer aus der Veröffentlichung Leite, Ivo T., et al. „Observing distant objects with a multimode fiber-based holo-graphic endoscope.“ APL Photonics 6.3 (2021):036112 (DOI: 10. 1063/5.0038367) ist ein holographisches Faserendoskop bekannt, das das Prinzip der Rasterabtastung (engl. „raster scanning“) verwendet. Hierbei werden Bilder aus der lokalen Antwort eines Untersuchungsgegenstandes - also letztlich dem Streulicht - auf einen von einem Mikrospiegelaktor vorgeformten und über eine Beleuchtungsfaser, die als Multimode-Faser gebildet ist, übertragenen Probenstrahl rekonstruiert. Der Mikrospiegelaktor, häufig alternativ auch als DMD bezeichnet („Digital Micromirror Device“), verwendet ein Spiegel-Array basierend auf mikroelektromechanische Systemkomponenten-Technologie („MEMS-Technologie“). Die Spiegel sind dabei einzeln ansteuerbar und insbesondere kippbar. Der Mikrospiegelaktor wird dabei von einer Lichtquelle bestrahlt und formt die von dem Mikrospiegelaktor reflektierte Wellenfront vor, bevor das vorgeformte Licht dann in die Beleuchtungsfaser eingekoppelt wird, um - im Zusammenspiel mit der Multimode-Faser - die Position des Fokus innerhalb des Objektbereichs festlegen zu können. Der Mikrospiegelaktor beeinflusst dabei die Phasenlage der Wellenfront und wird daher auch als holographischer Modulator bezeichnet.
Das holographische Endoskop benutz dabei - wie bereits vorstehend erläutert - das Prinzip der Rasterabbildung, bei dem Bilder aus dem gestreuten und/oder reflektierten Streulicht eines Objekts oder Untersuchungsgegenstandes, das von dem Mikrospiegelaktor vorgeformten Probenstrahl bestrahlt wird, rekonstruiert werden. Die Detektorfaser sammelt dabei von der Oberfläche des Untersuchungsgegenstandes gestreutes und/oder reflektiertes Streulicht, wobei dessen Menge von der lokalen Reflektivität des Objekts, der Rauheit, der Ausrichtung und der axialen Tiefe abhängt. Der entsprechende Abbildungsbereich ist gegenüber der Oberfläche des distalen Endes der Beleuchtungsfaser und der Detektorfaser beabstandet. Bei der Rasterabbildung wird das Licht durch den Mikrospiegelaktor auf der Oberfläche des Untersuchungsgegenstandes in einem Objektpunkt fokussiert, wobei die Lage der Fokusebene, also letztlich der Arbeitsabstand, durch eine geeignete Ansteuerung des Mikrospiegelaktors eingestellt werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Abbildungsbereich, also der fokussierbare Bereich, in einer Ebene mit dem Objektbereich liegt. Letztlich wird die Lichtausbreitung durch die Beleuchtungsfaser empirisch durch eine Transmissionsmatrix charakterisiert, die die lineare Beziehung zwischen günstig gewählten Sätzen von Eingangs- und Ausgangsfeldern beschreibt. Es ist zum Beispiel möglich, die Darstellung orthogonaler, ebener Wellen, die von dem Mikrospiegelaktor abgeschnitten werden, als Grundlage für die Eingangsfelder und beugungsbegrenzte Brennpunkte in einem quadratischen Gitter in der Fernfeldebene der distalen Faserfacette als Grundlage für die Ausgangsfelder zu verwenden. Nach der Erfassung enthält die Übertragungsmatrix die Informationen für die Gestaltung der binären Mikrospiegelaktor-Muster zur Vorformung der proximalen Wellenfront, die zu Fernfeldfoki am distalen Ende des Endoskops führen. Dadurch lassen sich maßgeschneiderte Abbildungsbereiche abtasten, ohne dass die Multimode Beleuchtungsfaser bewegt werden müsste. Die erfassten Intensitäten lassen sich dann zu einem gemeinsamen Bild zusammensetzten. Hierbei hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, dass mit dem in dem Artikel von Leite, Ivo T., et al. beschriebenen Faserendoskop keine stereoskopischen Aufnahmen möglich sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu reduzieren und insbesondere ein präzises und möglichst kompaktes Endoskop bereitzustellen, mit dem es möglich ist, stereoskopische Aufnahmen eines Untersuchungsgegenstandes zu erfassen, sowie ein korrespondierendes Verfahren für die Erfassung stereoskopischen Bilder bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Faserendoskop zur stereoskopischen Bildgebung. Das erfindungsgemäße Faserendoskop umfass mindestens einen Wellenfrontmanipulator, der zur Erzeugung eines Probenstrahls eingerichtet ist, eine Wellenfront des Lichts einer Lichtquelle derartig vorzuformen, dass das vorgeformte Licht im Wesentlichen in einem Objektpunkt eines Objektbereichs fokussierbar und rasternd auf eine Vielzahl von Objektpunkten ablenkbar ist. Außerdem umfasst das Faserendoskop mindestens eine Beleuchtungsfaser zum Zuführen des vorgeformten Probenstrahls zu dem Objektbereich und mindestens eine Detektorfaser zum Zuführen von an dem jeweiligen Objektpunkt reflektiertem und/oder gestreutem Streulicht zu einem das Streulicht erfassenden Detektor. Der Detektor ist mit einer Rechnereinheit verbunden. Der Wellenfrontmanipulator ist ferner eingerichtet, zeitlich und/oder spektral getrennte Probenstrahlen zu erzeugen, die einen festen Stereowinkel einschließen. Alternativ sind der Wellenfrontmanipulator, die Beleuchtungsfaser und die Detektorfaser jeweils zweifach vorgesehen. Hier sind dann die Wellenfrontmanipulatoren ferner eingerichtet, zeitlich und/oder spektral getrennte Probenstrahlen zu erzeugen. Die Rechnereinheit ist dabei stets ausgelegt, das stereoskopische Bild aus dem zeitlich und/oder spektral getrennt erfassten Streulicht zusammenzufügen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ebenfalls ein Faserendoskop zur stereoskopischen Bildgebung. Das Faserendoskop umfasst dabei einen Wellenfrontmanipulator, der zur Erzeugung eines Probenstrahls eingerichtet ist, eine Wellenfront des Lichts einer Lichtquelle derartig vorzuformen, dass das vorgeformte Licht im Wesentlichen in einem Objektpunkt eines Objektbereiches fokussierbar und rasternd auf eine Vielzahl von Objektpunkten ablenkbar ist. Außerdem umfasst das Faserendoskop eine Beleuchtungsfaser zum Zuführen des vorgeformten Probenstrahls zu dem Objektbereich. Darüber hinaus umfasst das Faserendoskop mindestens zwei Detektorfasern zum Zuführen von an dem jeweiligen Objektpunkt reflektiertem und/oder gestreutem Streulicht zu jeweils einem das Streulicht erfassenden Detektor. Der Detektor ist mit einer Rechnereinheit verbunden, die ausgelegt ist, das stereoskopischen Bild aus dem erfassten Streulicht zusammenzufügen.
Ferner betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten eines Faserendoskops. Das Verfahren umfasst die Schritte:

a) Vorformen einer Wellenfront des Lichts einer Lichtquelle mittels mindestens eines Wellenfrontmanipulators derartig, dass zur Erzeugung eines Probenstrahls das vorgeformte Licht im Wesentlichen in einem Objektpunkt eines Objektbereich fokussiert und rasternd auf eine Vielzahl von Objektpunkten abgelenkt werden kann,
b) Zuführen des vorgeformten Probenstrahls mittels mindestens einer Beleuchtungsfaser zu einem Objektbereich,
c) Fokussieren des zugeführten Lichts in einem Objektpunkt des Objektbereichs durch den Wellenfrontmanipulator,
d) Zuführen des an dem Objektpunkt reflektierten oder gestreuten Streulichts zu einem Detektor mittels einer Detektorfaser,
e) Wiederholen der Schritte c) und d) für zumindest einen Teil der Objektpunkte des Obj ektbereichs
f) Extrahieren eines stereoskopischen Bildes aus den erfassten Daten des Detektors.

Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff „Lichtquelle“ auf eine Vorrichtung, die zur Emission von Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs ausgebildet ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff „Lichtquelle“ aber auch eine Vorrichtung verstanden, die in der Lage ist, Licht mit mehreren Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen zu emittieren. Der Begriff „Licht“ umfasst dabei nicht nur sichtbares Licht, sondern auch Infrarotlicht und Ultraviolettstrahlung.
Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff „Wellenfrontmanipulator“ auf eine Vorrichtung, mit der die Wellenfront des von der Lichtquelle emittierten Lichts geformt wird, bevor es in die Beleuchtungsfaser eingekoppelt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Wellenfrontmanipulator als ein Mikrospiegelaktor gebildet, umfasst also eine Anordnung einer Vielzahl einzelner Spiegel, die individuell ansteuerbar sind, um das auf sie auftreffende Licht entsprechend vorzuformen, wie dies in der eingangs genannten Veröffentlichung von Leite, Ivo T., et al. im Detail beschrieben ist. Mit anderen Worten kann durch den Mikrospiegelaktor - häufig auch als „Digital Micromirror Device“ (kurz: DMD) bezeichnet - die Wellenfront des von der Lichtquelle kommenden und von dem Mikrospiegelaktor reflektierten Lichts gezielt vorgeformt werden, um die Eigenschaften des von dem Mikrospiegelaktor reflektierten Lichts abzuändern. Im Zusammenspiel mit der Beleuchtungsfaser können hierdurch letztlich die Eigenschaften des Lichts, das aus der Beleuchtungsfaser kommend als Probenstrahl den Untersuchungsgegenstand trifft, gezielt angepasst werden. Insbesondere lässt sich dabei die Position der Fokusebene aber auch die Position des Fokuspunkts innerhalb der Fokusebene einstellen. So kann also - ohne die Beleuchtungsfaser hierfür bewegen zu müssen - die Position des Fokus verändert werden. Da derartige Wellenmanipulatoren sehr schnell angesteuert werden können, ist es durch die Verwendung des Wellenmanipulators möglich, den Objektbereich rasternd zu beleuchten, also den Fokus über den Untersuchungsgegenstand wandern zu lassen, wie dies in der eingangs genannten Veröffentlichung von Leite, Ivo T., et al. beschrieben ist. Zur Ansteuerung des Wellenfrontmanipulators ist dabei ein Steuergerät vorgesehen, wobei sich der Begriff „Steuergerät“ im Allgemeinen auf eine Vorrichtung bezieht, mit der insbesondere der Wellenfrontmanipulator bzw. die einzelnen Spiegelelemente des Mikrospiegelaktors gezielt angesteuert werden können. Zudem kann das Steuergerät aber auch dazu verwendet werden, andere Elemente, wie beispielsweise den Detektor, anzusteuern, also dessen Funktionsweise direkt oder indirekt zu beeinflussen. Zur Vorformung der Wellenfront kann dabei jedem Wellenfrontmanipulator ein Steuergerät dezidiert zugeordneten sein oder die Wellenfrontmanipulatoren können von einem gemeinsamen Steuergerät angesteuert werden.
Der Begriff „Beleuchtungsfaser“ bezieht sich im Allgemeinen auf die Faser, die der Zuleitung des von dem Wellenfrontmanipulator vorgeformten Lichts zu dem Untersuchungsgegenstand dient. Dieses von dem Wellenfrontmanipulator vorgeformte Licht, das letztlich fokussiert auf die Oberfläche des Untersuchungsgegenstandes trifft, wird im Allgemeinen auch als „Probenstrahl“ bezeichnet. Die Beleuchtungsfaser weist dabei ein erstes, proximales Ende und ein zweites, distales Ende auf. Der Begriff „proximales Ende“ bezieht sich dabei vorliegend auf das dem Wellenfrontmanipulator zuweisende Ende der Beleuchtungsfaser und dient der Einkopplung des von dem Wellenfrontmanipulator vorgeformten Lichts. Der Begriff „distales Ende“ bezeichnet hingegen vorliegend das dem Untersuchungsgegenstand zuweisende Ende der Beleuchtungsfaser, aus dem der Probenstrahl wieder aus der Beleuchtungsfaser austritt und auf den Untersuchungsgegenstand geleitet wird. Anstelle des Begriffs „Faser“ kann als Synonym auch der Begriff „Lichtleiter“ verwendet werden.
Unter dem Begriff „Objektbereich“ wird im Allgemeinen der Ausschnitt der Oberfläche des Untersuchungsgegenstandes verstanden, der von dem Probenstrahl des Faserendoskops bestrahlt oder beleuchtet werden kann. Die Größe dieses Objektbereichs hängt einerseits von der numerischen Apertur, aber insbesondere auch von dem „Arbeitsabstand“ ab, also letztlich vom Abstand des distalen Endes der Beleuchtungsfaser von dem Objektbereich bzw. der Oberfläche des Untersuchungsgegenstandes. In diesem Zusammenhang wird auch darauf hingewiesen, dass sich der Begriff „Objektpunkt“ auf einen einzelnen Punkt innerhalb des Objektbereichs bezieht, auf den der von dem Wellenfrontmodulator vorgeformte Probenstrahl fokussiert werden kann. Die Anzahl der beleuchteten Objektpunkte ist dabei letztlich ein Maß für die Auflösung, mit der die stereoskopischen Bilder erfasst werden. Der Arbeitsabstand lässt sich beispielsweise mittels optischer Kohärenztomographie (kurz „OCT“) messen. Hierbei wird ein kohärenter Lichtstrahl erzeugt, typischerweise im Nahinfrarotbereich, der durch die Beleuchtungsfaser zu dem Objektbereich geführt werden kann. Durch die Messung der Phasenverschiebung gegenüber einem Referenzstrahl, kann die Laufzeit des Lichts erfasst werden und so ist es mittels der OCT-Messungen möglich, Abstände zu messen, die sich in unterschiedlichen Phasenverschiebungen des von der Oberfläche des Objektbereichs empfangenen Lichts gegenüber dem Referenzstrahl ausdrücken. Insbesondere kann dabei die Beleuchtungsfaser oder eine zusätzlich Faser für die OCT-Messung verwendet werden.
Der Begriff „Detektorfaser“ bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den Lichtleiter, mit dem das von dem jeweiligen Objektpunkt reflektierte und/oder gestreute Licht - auch als „Streulicht“ bezeichnet - erfasst und zu dem Detektor geleitet werden kann. Die Detektorfaser weist hierbei ebenfalls ein erstes, proximales Ende und ein zweites, distales Ende auf. Das „proximale Ende“ der Detektorfaser ist dabei das Ende, das der Auskoppelung des Streulichts zu dem Detektor dient. Das „distale Ende“ der Detektorfaser bezeichnet hingegen das Ende, das der Einkopplung des Streulichts in die Detektorfaser dient. Die Detektorfaser weist dabei einen Erfassungsbereich auf, dessen Größe bzw. Durchmesser durch den so genannten Akzeptanzwinkel, der für jeden Lichtleiter spezifisch ist, und den Beobachtungsabstand bestimmt wird. Der „Beobachtungsabstand“ ist dabei letztlich der Abstand zwischen dem distalen Ende der Detektorfaser und dem Untersuchungsgegenstand. Bevorzugt ist der Beobachtungsabstand dabei im Wesentlichen identisch mit dem Arbeitsabstand. Trifft Streulicht außerhalb des Akzeptanzwinkels auf das distale Ende der Detektorfaser, so wird dieses Streulicht nicht zu dem Detektor geleitet. In diesem Zusammenhang wird noch darauf hingewiesen, dass der Erfassungsbereich nicht zwingendermaßen identisch mit dem Objektbereich sein muss, jedoch üblicherweise einen großen Überlappungsbereich aufweist. Unter dem Begriff „Detektor“ wird hierbei insbesondere ein Photodetektor, ein Lichtsensor oder ein optischer Detektor verstanden, also elektronische Bauelemente, die Streulicht in ein elektrisches Signal umwandeln oder einen von der einfallenden Strahlung abhängigen elektrischen Widerstand anzeigen. Im Rahmen der Erfindung erfasst der Detektor das von der Oberfläche des Untersuchungsgegenstandes reflektierte und/oder gestreute Streulicht, das dem Detektor durch die Detektorfaser zugeleitet wird.
Die von dem oder den Detektoren erfassten Signale werden von einer Rechnereinheit zu einem stereoskopischen Bild zusammengefügt. Im Rahmen der Erfindung wird in diesem Zusammenhang von der Formulierung „Rechnereinheit“ insbesondere ein Computer umfasst, der geeignet ist, die einzelnen Signale des Detektors oder der Detektoren zu dem stereoskopischen Bild zusammenzufügen. Die Rechnereinheit kann dabei auch Teil der Steuereinheit sein aber auch diese umfassen. Auch ist es vorgesehen, dass sich zumindest Teile der Rechnereinheit an unterschiedlichen Standorten befinden oder die stereoskopischen Bilder über das Internet und geräteunabhängig im Rahmen eines „Cloud-Computings“ aus den Detektordaten zusammengefügt werden.
Erfindungsgemäß kann die Erzeugung von stereoskopischen Bildern also auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind dabei gemäß der Erfindung der Wellenfrontmanipulator, die Beleuchtungsfaser und die Detektorfaser jeweils zweifach vorgesehen. Dabei sind die Wellenfrontmanipulatoren eingerichtet, zeitlich und/oder spektral getrennte Probenstrahlen zu erzeugen. Außerdem ist die Rechnereinheit ferner dazu ausgelegt, das stereoskopische Bild aus dem zeitlich und/oder spektral getrennten Streulicht zusammenzufügen. Hierbei beleuchten die beiden Beleuchtungsfasern jeweils Objektpunkte unterschiedlicher Objektbereiche auf der Oberfläche des Untersuchungsgegenstandes, die sich jedoch überlappen. Die beiden Probenstrahlen sind dabei zeitlich und/oder spektral getrennt. Das in die distalen Enden der Detektorfasern jeweils eingekoppelte Streulicht der einzelnen Objektpunkte wird durch die Detektorfasern jeweils zu einem korrespondierenden Detektor geleitet und dort erfasst. Indem die beiden Wellenfrontmanipulatoren so angesteuert werden, dass die einzelnen Objektpunkte der Objektbereiche jeweils mit einem fokussierten Probenstrahl abgerastert werden und zu jedem Objektpunkt das Streulicht von dem korrespondierenden Detektor erfasst wird, lassen sich aus den erfassten Signalen der beiden Detektoren letztlich zwei Einzelbilder - linkes Einzelbild und rechtes Einzelbild - erstellen, die von der Rechnereinheit zu einem stereoskopischen Bild der überlappenden Objektbereiche zusammengesetzt werden können. Um hier eine negative Beeinflussung der Signalerfassung zu verhindern, hat es sich bei dieser Konstellation bewährt, wenn die Beleuchtung der einzelnen Objektpunkte der Objektbereiche durch die beiden Beleuchtungsfasern sequentiell, also zeitlich getrennt erfolgt. Der Begriff „zeitliche Trennung“ bezieht sich im Allgemeinen darauf, dass stets nur einer der beiden Probenstrahlen den Objektbereich bestrahlt, während der andere Probenstrahl zu diesem Zeitpunkt deaktiviert ist. Dabei werden die Probenstrahlen vorzugsweise alternierend ein- und ausgeschaltet. Die Detektoren sind hierbei so ausgebildet, dass diese jeweils lediglich das Streulicht des korrespondierenden Probenstrahls erfassen, während das Streulicht des störenden anderen Probenstrahls bei der Erstellung des jeweiligen Einzelbildes nicht berücksichtigt wird. Alternativ ist es hier aber auch möglich, eine „spektrale Trennung“ vorzunehmen, also Lichtquellen mit verschiedenen Wellenlängen zu verwenden. In diesem Fall sind den Detektorfasern und/oder den Detektoren selbst entsprechende Filterelemente zugeordnet, um zu verhindern, dass Streulicht mit der „falschen“ Wellenlänge dem korrespondierenden Detektor zugeführt wird. Im Rahmen der Erfindung kann es aber auch vorgesehen sein, dass der Detektor ausgelegt ist, das störende Signal zu identifizieren und bei der Signalerfassung nicht zu berücksichtigen. Im Fall der spektralen Trennung könnte zudem auf die zweite Beleuchtungsfaser verzichtet werden und die spektral getrennten Probenstahlen mit lediglich einer Beleuchtungsfaser zu dem Objektbereich geleitet werden.
Werden zwei Wellenfrontmanipulatoren verwendet, kann die Lichtquelle ebenfalls zweifach vorgesehen sein, wobei in diesem Fall jede der beiden Lichtquellen jeweils einen korrespondierenden Wellenfrontmanipulator beleuchtet. Die beiden Lichtquellen können dabei Licht mit der gleichen oder mit unterschiedlicher spektraler Verteilung emittieren. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch vorgesehen, dass lediglich eine Lichtquelle verwendet wird, die über einen, vorzugsweise halbdurchlässigen, Strahlteiler für beide Wellenfrontmanipulatoren verwendet wird.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Faserendoskop lediglich einen Wellenfrontmanipulator, eine Detektorfaser und auch nur eine Beleuchtungsfaser. Der Wellenfrontmanipulator ist dabei eingerichtet, zeitlich und/oder spektral getrennte Probenstrahlen zu erzeugen, die einen festen Stereowinkel einschließen. Die Rechnereinheit ist ferner ausgelegt, das stereoskopische Bild aus dem zeitlich oder spektral getrennt erfassten Streulicht zusammenzufügen. In diesem Fall wird der Wellenfrontmanipulator so angesteuert, dass alle abgescannten Objektpunkte des Objektbereichs immer von zwei Probenstrahlen abgerastert werden, die einen definierten Stereowinkel zwischen sich einschließen. In diesem Fall ist dann jedoch eine zeitliche Trennung der beiden Einzelbilder, also letztlich des linken Bildes vom rechten Bild, notwendig, um den Stereoeindruck zu erzeugen. Somit kann sowohl das erfindungsgemäße Faserendoskop aber auch das erfindungsgemäße Verfahren in einer besonders einfachen Lösung mit lediglich einer Beleuchtungsfaser und auch nur einer Detektorfaser realisiert werden. Alternativ oder ergänzend kann jedoch auch eine spektrale Trennung erfolgen, wobei sich hier dann aber die Vorhaltung einer zweiten Detektorfaser als vorteilhaft erwiesen hat. In diesem Fall enthalten beide Detektorfasern oder die korrespondierenden Detektoren selbst entsprechende Filterelemente, die auch bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommen, bei dem zwei Lichtquellen mit verschiedenen spektralen Eigenschaften verwendet werden. Alternativ kann das stereoskopische Bild allerdings auch mit Hilfe von strukturiertem Licht erfasst werden. Hierzu wird der Objektbereich mit einem definierten Lichtmuster beleuchtet. Dieses Lichtmuster kann dabei aus einer Mehrzahl von Streifen gegebenenfalls unterschiedlicher Breite oder aus einer Vielzahl von Punkten bestehen, die zueinander definierte Abstände aufweisen. Die Streifen können dabei mittels gezielter Positionierung des Probenstrahls auf der Objektfläche erzeugt werden. Bevorzugt ist es dabei, wenn mehrere Streifen vorgesehen sind, die von nicht beleuchteten Streifen separiert sind, so dass letztlich ein Lichtmuster mit abwechselnd hellen und dunklen Streifen erzeugt wird. Wenn das Lichtmuster aus einzelnen Lichtpunkten gebildet ist, so hat es sich als besonders bevorzugt gezeigt, wenn die Lichtpunkte einen äquidistanten Abstand zueinander aufweisen. Bevorzugterweise ist die Form und/oder die Position des Lichtmusters veränderbar. Trifft dieses strukturierte Licht nicht senkrecht auf eine Oberfläche, beispielsweise bei einer unregelmäßig geformten Oberfläche, so kommt es zu einer Deformierung des Lichtmusters, das dann von dem Detektor erfasst werden kann. Hierbei ist es dann jedoch notwendig, dass die Detektorfaser und der hierzu korrespondierende Detektor eingerichtet sind, neben der Intensität des gestreuten und/oder reflektierten Streulichts auch dessen Ursprung zu erfassen, also dessen Koordinaten, um hiermit eine Korrelation zu der Position der Objektpunkte herzustellen. Für den Fall, dass das Lichtmuster als Punktmuster gebildet ist, kann auf die vorgenannte Korrelation verzichtet werden. Durch diese ortsaufgelöste Detektion kann die durch die Oberfläche induzierte Störung des Lichtmusters erfasst werden und so auf die Tiefenstruktur, insbesondere also auf das Tiefenprofil, des Untersuchungsgegenstandes geschlossen werden. Aus diesen Daten lassen sich dann - in dem Fachmann geläufiger Weise - stereoskopische Bilder erzeugen, beispielsweise mittels Triangulation bei bekanntem Offset, zwischen den distalen Enden von Beleuchtungsfaser und Detektorfaser. Unter dem Begriff „Offset“ wird dabei im Allgemeinen insbesondere die relative Position und Orientierung verstanden. Alternativ kann auch mittels „time of flight“-Messung die Laufzeit gemessen werden, die an einem Objektpunkt gestreutes und/oder reflektiertes Streulicht benötigt, um zum Detektor geführt zu werden. Aus dabei gemessenen Laufzeitunterschieden lassen sich dann ebenfalls Informationen zu der Oberfläche des Untersuchungsgegenstandes extrahieren, aus denen sich dann wieder Tiefeninformationen gewinnen lassen. Wie vorstehend beschrieben, können aus diesen Tiefeninformationen dann wiederum stereoskopische Bilder erzeugt werden. Auch hier lässt sich dann der Probenstrahl durch die gezielte Vorformung der Wellenfront gezielt auf die einzelnen Objektpunkte richten. Die hiermit gewonnen Tiefeninformation stellen eine 3D Repräsentation der Oberfläche des Objektbereichs des Untersuchungsgegenstandes dar. Diese 3D Repräsentation kann dazu verwendet werden, um beispielsweise robotisch unterstützte Eingriffe durchzuführen, um beispielsweise verbotene Bereiche im Sinne einer „no-fly-zone“ zu definieren.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung sind der Wellenfrontmanipulator und die Beleuchtungsfaser jeweils einfach und die Detektorfaser mindestens zweifach vorgesehen. Hierbei weisen die Detektorfasern einen festen, lateralen, Abstand zueinander auf und sind jeweils eingerichtet, das Streulicht einem korrespondierenden Detektor zuzuleiten. Die Rechnereinheit ist ferner ausgelegt, das stereoskopische Bild aus dem erfassten Streulicht zusammenzufügen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das von dem jeweiligen Objektpunkt gestreute und/oder reflektierte Streulicht von beiden Detektorfaser simultan erfasst und dem korrespondierenden Detektor zugeleitet. Die getrennt für die beiden Detektorfasern erfassten Signale des Streulichts können dann von der Rechnereinheit zu einem stereoskopischen Bild verrechnet werden. Weiter hat es sich in diesem Zusammenhang bewährt, wenn letztlich auch zwei Detektoren vorgesehen sind, die jeweils mit einer der Detektorfasern gekoppelt sind. Hierdurch kann das gestreute und/oder reflektierte Streulicht, das in die Detektorfasern eingekoppelt wird, besonders einfach simultan erfasst werden, was sich letztlich positiv auf die Zeitdauer auswirkt, die für die Erfassung der stereoskopischen Bilder benötigt wird. Der laterale Abstand der beiden Detektorfasern bildet die Stereobasis und bestimmt damit auch die Qualität des Stereoeindrucks. Wie nachstehend noch erläutert wird, hängt die Qualität des Stereoeindrucks nämlich stark vom Verhältnis der Stereobasis, also dem lateralen Abstand der distalen Enden der Detektorfasern, und dem Beobachtungsabstand ab, also dem Abstand des Erfassungsbereichs auf dem Untersuchungsgegenstand von den distalen Enden der Detektorfasern.
Hierdurch lässt sich ein auf einfache Art und Weise ein Faserendoskop bereitstellen, mit dem es einem Chirurgen möglich ist, stereoskopische Aufnahmen des Operationsgebietes zu erstellen, um beispielsweise bei einem ophthalmologischen Eingriff die gewünschten Ergebnisse zu erreichen. Zudem kann hierdurch auch erreicht werden, dass sehr kleine Faserdurchmesser verwendet werden können. Außerdem wird hiermit ein einfaches Verfahren bereitgestellt, mit dem es möglich ist, stereoskopische Bilder zu erfassen.
Als günstig hat es sich auch erwiesen, wenn die Detektorfasern einen fixen lateralen Abstand zueinander aufweisen. In diesem Zusammenhang hat es sich dann weiter bewährt, wenn der (laterale) Abstand zwischen den beiden Detektorfasern zwischen 50 µm und 500 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 400 µm und besonders bevorzugt zwischen 150 µm und 300 µm liegt und besonders bevorzugt 200 µm beträgt. Unter dem Begriff „Abstand zwischen den beiden Detektorfasern“ wird hierbei im Allgemeinen der laterale Abstand der beiden distalen Enden der Detektorfasern verstanden. Dieser Abstand bildet letztlich die Stereobasis. Er bestimmt sich dabei senkrecht zu den - parallelen - Längsachsen der Detektorfasern. Wie bereits vorstehend erwähnt, wird durch die geeignete Wahl der Stereobasis, die Qualität des stereoskopischen Eindrucks des Faserendoskops beeinfluss. So bestimmt sich der stereoskopische Eindruck beispielsweise bei einem Operationsmikroskop durch das Verhältnis von Stereobasis und Brennweite des Hauptobjektivs. Hierbei hat sich ein Verhältnis von 1:10 als sinnvoll erwiesen, um einen guten stereoskopischen Eindruck zu erzeugen. Da übliche Arbeitsabstände bzw.
Brennweiten des Faserendoskops vorliegend zwischen 0,5 mm und 3 mm liegen, lässt sich mit den genannten Werten der Stereobasis ein guter Stereoeindruck erzielen. Da der laterale Abstand der Detektorfasern und damit aber auch die Stereobasis unveränderlich ist, leidet bei einer zu großen Änderung des Arbeitsabstandes der stereoskopische Eindruck. Hierbei hat es sich dann besonders bewährt, wenn zusätzliche Detektorfasern vorgehalten werden. Diese zusätzlichen Detektorfasern sind dabei so angeordnet, dass deren distale Enden eine größere oder kleinere Stereobasis aufweisen als die der anderen Detektorfasern. Mit anderen Worten lassen sich nun Detektorfasern paarweise zusammenfassen, die unterschiedliche Stereobasen aufweisen. Verändert sich nun der Beobachtungsabstand/Arbeitsabstand, so ist es möglich, die geeigneten Detektorfasern für die Erfassung des von dem Objektbereich gestreuten oder reflektierten Streulichts zu verwenden. Verringert sich beispielweise der Arbeitsabstand, können Detektorfasern verwendet werden, die eine geringere Stereobasis aufweisen. Vergrößert sich hingegen der Arbeitsabstand können Detektorfasern verwendet werden, deren distale Enden einen größeren lateralen Abstand zueinander aufweisen.
Wie bereits vorstehend erwähnt, hat es sich insbesondere bei der Verwendung mehrerer Detektorfasern als vorteilhaft erwiesen, wenn der Detektor zweifach vorgesehen ist. Hierdurch kann für jede Detektorfaser ein dezidiert zugeordneter Detektor vorgesehen sein, der das von der korrespondierenden Detektorfaser zugeführte gestreute und/oder reflektierte Streulicht erfasst. Alternativ ist es hierbei aber auch möglich, lediglich einen Detektor zu verwenden. In diesem Fall muss das Streulicht der Detektorfasern dann aber zeitlich getrennt erfasst werden, also letztlich alternierend und zeitversetzt, um eine saubere Trennung der Signale der beiden Detektorfasern zu erreichen.
Bei der Verwendung zweier Detektorfasern hat es sich im Rahmen der Erfindung außerdem als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die beiden Detektorfasern so angeordnet sind, dass im Wesentlichen der gleiche Erfassungsbereich innerhalb des Objektbereichs betrachtbar ist. Da es für die Erzeugung der stereoskopischen Bilder notwendig ist, letztlich überlappende Einzelbilder zu erzeugen, müssen sich die Erfassungsbereiche zumindest teilweise überlappen. Sind die Erfassungsbereich im Wesentlichen gleich, so hat dies einen besonders positiven Einfluss auf die stereoskopische Betrachtung und führt darüber hinaus auch dazu, dass der beobachtbare Bereich auf dem Untersuchungsgegenstand möglichst groß gewählt werden kann.
Als vorteilhaft hat es sich auch gezeigt, wenn die Größe des abrasterbaren Objektbereichs variabel ist. Insbesondere, wenn der Erfassungsbereich der Detektorfaser(n) größer ist als der Objektbereich wird hierdurch letztlich erreicht, dass der abgerasterte Bereich und damit auch die Größe des von dem Detektor erfassbaren Bildes verändert werden kann. Mit dieser Funktionalität ist es dann letztlich möglich, eine Stereozoom-Funktion zu realisieren. Diese kann beispielsweise dazu genutzt werden, in einem ersten Schritt einen großen Objektbereich des Untersuchungsgegenstandes mit einer nur geringen Auflösung abzurastern, bei der die Objektpunkte also vergleichsweise große Abstände zueinander aufweisen, um zunächst einen Überblick über den Untersuchungsgegenstand zu erhalten. In einem nachgelagerten Schritt kann dann ein Ausschnitt des zuvor erfassten Objektbereichs mit einer höheren Auflösung abgerastert und erfasst werden, indem hier der Abstand der einzelnen Objektpunkte reduziert wird. Unverändert ist es dabei aber selbstredend notwendig, dass die beiden Detektorfasern denselben oder zumindest einen überlappenden Erfassungsbereich aufweisen, aus dem das stereoskopische Bild erzeugt wird.
Erfindungsgemäß ist der Wellenfrontmanipulator ferner dazu eingerichtet, bei einer Änderung des Arbeitsabstandes die Größe des Objektbereichs zu variieren. Hierdurch ist eine automatische Anpassung des Objektbereichs möglich, so dass damit sichergestellt ist, dass auch bei einem sich ändernden Arbeitsabstand stets der gleiche Objektbereich beleuchtet wird. Außerdem kann hierdurch sichergestellt werden, dass der Überlappungsbereich zwischen den beiden Objektbereichern stets beibehalten bleibt. Wie bereits vorstehend erwähnt, lässt sich dieser Arbeitsabstand beispielsweise mittels OCT bestimmen. Die so gewonnen Abstandsinformation kann für die Realisierung der Anpassung des Objektbereichs in Abhängigkeit von dem Arbeitsabstand verwendet werden. Mit anderen Worten wird der Arbeitsabstand zwischen dem distalen Ende der Beleuchtungsfaser und dem Objektbereich zur Anpassung der Größe des Objektbereichs verwendet. Auch kann die Abstandsinformation verwendet werden, eine Autofokus-Funktionalität für die stereoskopische Bildgebung bereitzustellen. Hiermit wird sichergestellt, dass der Probenstrahl in dem jeweiligen Objektpunkt stets fokussiert ist.
Als günstig hat es sich auch erwiesen, wenn die Beleuchtungsfasern und/oder die Detektorfasern unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind. Im Allgemeinen bezieht sich der Begriff „unmittelbar benachbart“ auf den Umstand, dass die Beleuchtungsfasern und/oder die Detektorfasern zumindest im Bereich ihrer distalen Enden in direktem Kontakt miteinander sind.
Hierbei münden die distalen Enden im Wesentlichen in einer Ebene. Bei der Verwendung mehrerer Beleuchtungsfasern und/oder Detektorfasern können sämtliche Fasern unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein. In einer breiteren Lesart sind hiervon aber auch Konfigurationen umfasst, bei denen die Beleuchtungsfasern und/oder Kollektorfasern einen, wenn auch geringen Abstand zueinander aufweisen oder von einem Trennelement voneinander beabstandet sind. Die unmittelbar benachbarte Anordnung der Fasern bietet dabei neben einer definierten Positionierung den Vorteil, dass sich das erfindungsgemäße Faserendoskop einfacher in ein medizinisches Instrument und/oder Implantat integrieren lässt.
Als vorteilhaft hat es sich auch gezeigt, wenn die Lichtquelle als ein Laser, besonders bevorzugt als ein RGB-Laser ausgebildet ist. Insbesondere mit der Verwendung eines RGB-Lasers lässt sich eine Farbwiedergabe der stereoskopischen Bilder erreichen.
Als besonders günstig hat es sich auch erwiesen, wenn die mindestens eine Beleuchtungsfaser als ein Multimode Lichtleiter gebildet ist. Durch die Verwendung von Multimode Lichtleitern lässt sich insbesondere die Übertragung der von dem Mikrospiegelaktor vorgeformten Wellenfront zu dem Untersuchungsgegenstand besonders einfach realisiert. So weist der Lichttransport durch optische Multimode Lichtleiter Eigenschaften auf, die sich von denen anderer komplexer Medien unterscheiden. Multimode Lichtleiter unterstützen eine Reihe von ausbreitungsinvarianten Moden (engl. propagation invariant modes, PIMs), die ihre Feldverteilung bei der Ausbreitung durch die Faser nicht verändern und von denen jede durch eine bestimmte Ausbreitungskonstante gekennzeichnet ist, die ihre Phasengeschwindigkeit bestimmt. Da die Kosten für Multimode Lichtleiter vergleichsweise hoch sind, hat es sich in diesem Zusammenhang aber auch bewährt, wenn die Detektorfaser(n) als Singlemode Lichtleiter gebildet ist.
Bewährt hat es sich zudem, wenn eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung des stereoskopischen Bildes vorgesehen ist. Hierbei kann insbesondere ein 3D-Monitor verwendet werden. Auch ist es im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass das endoskopische stereoskopische Bild zur Augmentierung eines anderen stereoskopischen Bildes verwendet wird, das beispielsweise mittels eines Operationsmikroskops erstellt wird.
Als günstig hat es sich zudem auch erwiesen, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor der Fokussierung im Schritt c) der Arbeitsabstand zwischen dem distalen Ende der Beleuchtungsfaser und dem Objektbereich bestimmt wird. Wie bereits vorstehend beschrieben, kann die Bestimmung dieses Arbeitsabstandes beispielsweise mittels OCT erfolgen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich zudem gezeigt, wenn ein Bedienelement vorgesehen ist zur Betätigung eines den Wellenfrontmanipulator ansteuernden Steuergeräts. Hierdurch ist es für den Benutzer, beispielsweise einen Chirurgen, möglich, die Bilderfassung gezielt zu starten. Das Bedienelement kann dabei in unmittelbarer Nähe zu dem Wellenfrontmanipulator angebracht sein. Alternativ oder ergänzend lässt sich das Bedienelement aber auch an einer zentralen Bedieneinheit anordnen. Das Bedienelement kann dabei als ein Taster und/oder als eine digitale Lösung, beispielsweise als Element eines Touchscreens, ausgebildet sein. Auch kann das Bedienelement als eine Sprachsteuerung realisiert sein.
Für die Anwendung hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn das erfindungsgemäße Faserendoskop zumindest teilweise in einem chirurgischen Instrument, bevorzugt in einem ophthalmochirurgischen Instrument integriert ist. Insbesondere kann dabei der mindestens eine Wellenfrontmanipulator und/oder dessen Steuergerät in dem chirurgischen Instrument integriert sein. Zudem ist es im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, dass die mindestens eine Lichtquelle ebenfalls in dem chirurgischen Instrument angeordnet ist. Alternativ kann die Lichtquelle allerdings mit dem Wellenfrontmanipulator über einen Lichtleiter so gekoppelt werden, dass das Licht der Lichtquelle auf den Wellenfrontmanipulator gelenkt wird. Zudem kann auch das Bedienelement an dem chirurgischen Instrument angeordnet sein, wodurch es dem Chirurgen ermöglicht wird, das Steuergerät und damit letztlich auch den Wellenfrontmanipulator unmittelbar zu bedienen, um beispielsweise die Erfassung der stereoskopischen Bilder manuell starten zu können.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Im Folgenden wird die Erfindung an mehreren in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Faserendoskops,
2 eine Detailansicht der ersten Ausführungsform des Faserendoskops,
3 eine schematische Darstellung der überlappenden Objektbereiche des Faserendoskops,
4 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faserendoskops,
5 eine Detailansicht der zweiten Ausführungsform des Faserendoskops mit geringem Arbeitsabstand,
6 eine Detailansicht der zweiten Ausführungsform des Faserendoskops mit größerem Arbeitsabstand,
7 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Faserendoskops, und
8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen stereoskopischer Bilder.

1 zeigt in einer schematischen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Faserendoskops 1, das zur stereoskopischen Bildgebung eingerichtet ist. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Faserendoskop 1 zwei Lichtquellen 2, die jeweils als Laserlichtquellen 2 mit unterschiedlichen Wellenlängen ausgeführt sind. Beide Lichtquellen 2 emittieren jeweils Licht auf einen Wellenfrontmanipulator 3, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein Mikrospiegelaktor 4 gebildet ist. Der Mikrospiegelaktor 4 ist dabei von einem Steuergerät 5 ansteuerbar, um die von dem Mikrospiegelaktor 4 reflektierte Wellenfront vorzuformen. Das von den Mikrospiegelaktor 4 vorgeformte Licht wird bei der gezeigten Ausführungsform jeweils in ein proximales Ende 6 einer Beleuchtungsfaser 7 gekoppelt, die als Multimodefaser ausgeführt ist, und deren distale Enden 8 auf einen Untersuchungsgegenstand 9, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Auge 10 eines Patienten gerichtet sind. Durch eine geeignete Vorformung der Wellenfront ist es möglich, das von der Beleuchtungsfaser 7 als ein Probenstrahl 23 emittierte Licht in einem Objektpunkt 11 innerhalb eines auf dem Untersuchungsgegenstand 9 ausgebildeten Objektbereichs 12 zu fokussieren und die Position des Fokus innerhalb dieses Objektbereichs 12 gezielt zu verändern, um letztlich mit dem fokussierten Probenstrahl 23 die einzelnen Objektpunkte 11 des Objektbereichs 12 zu beleuchten und diesen damit letztlich abzuscannen. Wie insbesondere noch nachstehend mit Bezug zu 3 näher erläutert werden wird, überlappen die Objektbereiche 12 der beiden Beleuchtungsfasern 7 stark, um sicherzustellen, dass die gescannten Einzelbilder zumindest teilweise dieselben Bereiche darstellen. Das bei jedem Objektpunkt 11 des jeweiligen Objektbereichs 12 reflektierte und/oder gestreute Streulicht 13 wird in ein distales Ende 8 einer Detektorfaser 14 eingekoppelt und an einem proximalen Ende 6 der Detektorfaser 14 wieder ausgekoppelt und einem Detektor 15 zugeführt. Der Detektor 15 erfasst die Signale des an dem jeweiligen Objektpunkt 11 reflektierten und/oder gestreuten Streulichts 13. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwei Detektorfasern 14 und zwei Detektoren 15 vorgesehen. Die erfassten Signale werden sodann von einer Rechnereinheit 16 zu einem stereoskopischen Bild 24 zusammengesetzt und auf einer Anzeigeeinrichtung 17, im vorliegenden Fall ein 3D-Monitor, angezeigt. Wie nachstehend noch mit Bezug zu der in der 2 dargestellten Detailansicht näher erläutert wird, emittieren die beiden Lichtquellen 2 spektral getrenntes Licht, die letztlich unterschiedliche Wellenlängen aufweisen. Zudem sind Filterelemente 18 vorgesehen, die so gestaltet sind, dass lediglich das reflektierte und/oder gestreute Streulicht 13 dem korrespondierenden Detektor 15 zugeführt wird, das von den Objektpunkten 11 reflektiert und/oder gestreut wird, die von der korrespondierenden Beleuchtungsfaser 7 mit der entsprechenden Wellenlänge beleuchtet werden. Alternativ kann jedoch auch eine zeitversetzte Abrasterung vorgenommen werden, so dass der jeweilige Detektor 15 nur die Signale als erfasst, die tatsächlich von der korrespondierenden Beleuchtungsfaser 7 stammen. Mit anderen Worten gibt es letztlich für jeden Probenstrahl 23 einen dezidiert zugeordneten Detektor 15.
2 zeigt in einer Detailansicht die distalen Enden 8 der Beleuchtungsfasern 7 und der Detektorfasern 14 des Faserendoskops 1 gemäß der in der 1 dargestellten ersten Ausführungsform. Wie bereits vorstehend erläutert, emittieren die Lichtquellen 2 Licht unterschiedlicher Wellenlänge. Daher weist, wie durch die Strichelung in der 2 angedeutet, auch das als Probenstrahl 23 aus den distalen Enden 8 der Beleuchtungsfasern 7 ausgekoppelte Licht unterschiedliche Wellenlängen auf. Durch die Filterelemente 18, die den Detektorfasern 14 oder den Detektoren 15 selbst zugeordnet sind, wird hierbei auch sichergestellt, dass lediglich das aus der korrespondierenden Lichtquelle 2 stammende Streulicht 13 von dem jeweiligen Detektor 15 erfasst wird.
3 zeigt exemplarisch und auch nur vereinfacht dargestellt die Überlappung der beiden Objektbereiche 12, also der Bereiche des Untersuchungsgegenstandes 9, deren Objektpunkte 11 von den jeweiligen Probenstrahlen 23 abgerastert werden können durch die geeignete Vorformung der jeweiligen Wellenfront durch den Wellenfrontmanipulator 3. Außerdem sind in der 3 auch die Erfassungsbereiche 19 der beiden Detektorfasern 14 dargestellt, also letztlich die Bereiche von denen reflektiertes und/oder gestreutes Streulicht 13 in die Detektorfaser 14 eingekoppelt und dem korrespondierenden Detektor 15 zugeführt werden kann. Diese Erfassungsbereiche 19 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel konzentrisch zu den Objektbereichen 12 angeordnet. Dabei ist jeweils der Erfassungsbereich 19 der Detektorfaser 14 größer als der Objektbereich 12 der Beleuchtungsfaser 7. Der schraffiert dargestellte Überlappungsbereich 20 der beiden Beleuchtungsfasern 7 stellt hierbei den Bereich dar, der letztlich stereoskopisch dargestellt werden kann. Die Überlappung der beiden Erfassungsbereiche 19 der Detektorfasern 14 verdeutlicht die Notwendigkeit, die Probenstrahlen 23 zeitlich und/oder spektral voneinander zu trennen. Ohne diese Trennung würden die Detektoren 15 jeweils Streulicht 13 beider Probenstahlen 23 erfassen.
4 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Faserendoskops 1. Hierbei ist lediglich ein Wellenfrontmanipulator 3 vorgesehen, der von einer Lichtquelle 2 bestahlt wird und von dem das vorgeformte Licht dann letztlich in das proximale Ende 6 einer Beleuchtungsfaser 7 eingekoppelt wird. Durch die Beleuchtungsfaser 7 wird das Licht dem Untersuchungsgegenstand 9, im vorliegenden Fall dem Auge 10 eines Patienten, zugeführt und tritt aus dem distalen Ende 8 der Beleuchtungsfaser 7 als Probenstrahl 23 aus. Durch die Vorformung der Wellenfront wird der Probenstrahl in einem Objektpunkt 11 innerhalb des Objektbereichs 12 fokussiert. Das von diesem Objektpunkt 11 gestreute und/oder reflektierte Streulicht 13 wird in die beiden Detektorfasern 14 eingekoppelt, die unmittelbar benachbart zu der Beleuchtungsfaser 7 angeordnet sind und deren Längsachsen einen fixen lateralen Abstand 21 zueinander aufweisen.
Wie lediglich der Detailansicht zu entnehmen ist, die in der 5 und der 6 dargestellt ist, weist dieses Ausführungsbeispiel nicht nur die beiden ersten Detektorfasern 14.1 auf, deren distale Enden 8 einen fixen ersten Abstand 21.1 zueinander aufweisen und die unmittelbar benachbart zu der Beleuchtungsfaser 7 angeordnet sind, sondern auch zwei zweite Detektorfasern 14.2, die ebenfalls einen fixen zweiten Abstand 21.2 voneinander aufweisen. Hierbei ist der erste Abstand 21.1 kleiner als der zweite Abstand 21.2. Wie bereits vorstehend beschrieben, bildet der Abstand 21 zwischen den beiden Detektorfasern 14, die für die Signalerfassung verwendet werden, letztlich die Stereobasis. Das Verhältnis zwischen der Stereobasis und dem Arbeitsabstand 22 ist dabei ein Maß für die Güte des Stereoeindrucks, wobei sich hier ein Wert von ungefähr 1:10 als besonders günstig erwiesen hat. Je größer der Arbeitsabstand 22 gewählt wird, desto größer muss dabei auch die Stereobasis gewählt werden. Bei einem geringen Arbeitsabstand 22 von beispielsweise 2 mm, wie in der 5 dargestellt, können die beiden ersten Detektorfasern 14.1 für die Signalerfassung verwendet werden, bei denen der erste Abstand 21.1 ungefähr 200 µm beträgt. Wird hingegen der Arbeitsabstand 22 auf 10 mm vergrößert, wie dies in der 6 angedeutet ist, können die beiden zweiten Detektorfasern 14.2 verwendet werden, die einen zweiten Abstand 21.2 von rund 1 mm zueinander aufweisen. Hierbei kann durch eine geeignete Signalerfassung sichergestellt werden, dass bei einem größeren Arbeitsabstand 22 der Beitrag der ersten Detektorfasern 14.1 zur Signalerfassung unterbunden wird, beispielsweise indem etwaiges Streulicht 13, nicht aus den proximalen Enden 6 der ersten Detektorfasern 14.1 ausgekoppelt wird. Der Arbeitsabstand 22 lässt sich hierbei beispielsweise jeweils mittels OCT-Messungen erfassen, die durch die Beleuchtungsfaser 7 hindurch durchgeführt werden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist es auch noch wichtig zu beachten, dass die Größe des abrasterbaren Objektbereiches 12 variabel ist und bei einer Änderung des Arbeitsabstandes 22 die Größe des Objektbereiches 12 automatisch angepasst wird, um stets ein gleichbleibendes Bild zu erhalten.
7 zeigt eine dritte Ausführungsform des Faserendoskops 1. Alternativ zu den in der 1 und in der 4 dargestellten Ausführungsformen ist es hierbei möglich, ein stereoskopisches Faserendoskop 1 auch mit nur lediglich einer Beleuchtungsfaser 7 und nur einer Detektorfaser 14 zu realisieren. Hierbei wird der Wellenfrontmanipulator 3 so angesteuert, dass alle abgescannten Objektpunkte 11 stets von zwei Probenstrahlen 23 abgetastet werden, die einen definierten Stereowinkel einschließen, wobei auch in diesem Fall eine zeitliche und/oder spektrale Trennung der Signalerfassung notwendig wird. Im Fall der spektralen Trennung ist es dann aber günstig, eine zweite Lichtquelle 2 mit einer zweiten Detektorfaser 14 zu verwenden, wobei die beiden Lichtquellen 2 Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren. Mittels geeigneter Filterelemente 18 wird verhindert, dass Streulicht 13 zu einem nicht-korrespondierendem Detektor 15 geleitet wird.
In der 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens S 100 zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten eines Faserendoskops 1. Bei dem Verfahren S 100 wird zunächst in einem ersten Schritt S101 eine Wellenfront des Lichts einer Lichtquelle 2 mittels eines Wellenfrontmanipulators 3 vorgeformt. Diese vorgeformte Wellenfront wird dann in einem weiteren Schritt S102 mittels einer Beleuchtungsfaser 7 als Probenstrahl 23 einem Objektbereich 12 zugeführt, der letztlich den von dem Faserendoskop 1 beleuchtbaren Teil des Untersuchungsgegenstandes 9 darstellt. Dabei wird der Probenstrahl 23 in einem Schritt S 103 in einem Objektpunkt 11 des Objektbereichs 12 fokussiert. Das von dem jeweiligen Objektpunkt 11 gestreute und/oder reflektierte Streulicht 13 wird in einem Schritt S104 mittels einer Detektorfaser 14 einem Detektor 15 zugeführt, der das Signal des Streulichts 13 erfasst und einer Rechnereinheit 16 übergibt. Die Schritte S 103 und S 104 werden dabei für zumindest einen Teil der Objektpunkte 11 wiederholt S105, die den Objektereich bilden. In einem abschließenden Schritt S106 wird von der Rechnereinheit 16 aus dem von dem Detektor 15 erfassten Streulicht 13 letztlich ein stereoskopisches Bild 24 erfasst. Wie bereits vorstehend mit Bezug zu den 1 bis 7 erläutert, können hierbei unterschiedliche Kombinationen von Beleuchtungsfasern 7 und Detektorfaser 14 verwendet werden. Wird beispielsweise lediglich eine Beleuchtungsfaser 7 und auch nur eine Detektorfaser 14 verwendet, so ist es notwendig, jeden Objektpunkt 11 des Objektbereichs 12 stets von zwei Probenstrahlen 23 abzutasten, die einen definierten Stereowinkel einschließen. Hierbei erfolgt die Erfassung des gestreuten und/oder reflektierten Streulichts 13 zeitlich und/oder spektral getrennt durch den mit der Detektorfaser 14 gekoppelten Detektor 15. Aus diesem zeitlich und/oder spektral getrennt erfassten Streulicht 13 lässt sich dann das stereoskopische Bild 24 extrahieren und zusammenfügen, beispielsweise mittels durch die Rechnereinheit 16. In einer weiteren Ausführungsform werden eine Beleuchtungsfaser 7 in Kombination mit zwei Detektorfasern 14 verwendet. Hierbei weisen die distalen Enden 8 der beiden Detektorfasern 14 einen definierten Abstand 21 auf, der letztlich die Stereobasis bilden und somit das Streulicht 13 aus verschiedenen Winkeln in die Detektorfasern 14 einkoppeln. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Faserendoskop 1 jeweils zwei Beleuchtungsfasern 7 und zwei Detektorfasern 14. Auch hier weisen die beiden Detektorfasern 14 einen fixen Abstand 21 zueinander auf, der letztlich die Stereobasis bildet. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine zeitliche oder spektrale Trennung der beiden Detektorfasern 14, wie bereits vorstehend ausführlich beschrieben.
Bei der Fokussierung im Schritt S103 wird zunächst der Arbeitsabstand 22 zwischen einem distalen Ende 8 der Beleuchtungsfaser 7 und dem Objektbereich 12 bestimmt, dies kann beispielsweise mittels OCT-Messungen erfolgen. Der so bestimmte Arbeitsabstand 22 zwischen dem distalen Ende 8 der Beleuchtungsfaser 7 und dem Objektbereich 12 wird dann zur Anpassung der Größe des Objektbereichs 12 verwendet.
Bezugszeichenliste

1: Faserendoskop
2: Lichtquelle
3: Wellenfrontmanipulator
4: Mikrospiegelaktor
5: Steuergerät
6: proximales Ende
7: Beleuchtungsfaser
8: distales Ende
9: Untersuchungsgegenstand
10: Auge
11: Objektpunkt
12: Objektbereich
13: Streulicht
14: Detektorfaser
15: Detektor
16: Rechnereinheit
17: Anzeigeeinrichtung
18: Filterelement
19: Erfassungsbereich
20: Überlappungsbereich
21: Abstand
22: Arbeitsabstand
23: Probenstahl
24: stereoskopisches Bild
S100-S106: Verfahrensschritte

Claims

Faserendoskop (1) zur stereoskopischen Bildgebung, mit mindestens einem Wellenfrontmanipulator (3), der zur Erzeugung eines Probenstrahls (23) eingerichtet ist, eine Wellenfront des Lichts einer Lichtquelle (2) derartig vorzuformen, dass das vorgeformte Licht im Wesentlichen in einem Objektpunkt (11) eines Objektbereiches (12) fokussierbar und rasternd auf eine Vielzahl von Objektpunkten (11) ablenkbar ist, mit einer Beleuchtungsfaser (7) zum Zuführen des vorgeformten Probenstrahls (23) zu dem Objektbereich (12), und mit einer Detektorfaser (14) zum Zuführen von an dem jeweiligen Objektpunkt (11) reflektierten und/oder gestreuten Streulicht (13) zu einem das Streulicht (13) erfassenden Detektor (15), der mit einer Rechnereinheit (16) verbunden ist, wobei der Wellenfrontmanipulator (3) ferner eingerichtet ist, zeitlich und/oder spektral getrennte Probenstrahlen (23) zu erzeugen, die einen festen Stereowinkel einschließen, und wobei die Rechnereinheit (16) ausgelegt ist, das stereoskopische Bild (24) aus dem zeitlich und/oder spektral getrennten erfassten Streulicht (13) zusammenzufügen, wobei der Wellenfrontmanipulator (3) ferner dazu eingerichtet ist, bei Ermittlung einer Änderung eines Arbeitsabstandes (22) zwischen einem distalen Ende der Beleuchtungsfaser (7) und dem Objektbereich (12) die Größe des Objektbereiches (12) in Abhängigkeit des Arbeitsabstandes (22) zu variieren.
Faserendoskop (1) zur stereoskopischen Bildgebung, mit mindestens einem Wellenfrontmanipulator (3), der zur Erzeugung eines Probenstrahls (23) eingerichtet ist, eine Wellenfront des Lichts einer Lichtquelle (2) derartig vorzuformen, dass das vorgeformte Licht im Wesentlichen in einem Objektpunkt (11) eines Objektbereiches (12) fokussierbar und rasternd auf eine Vielzahl von Objektpunkten (11) ablenkbar ist, mit einer Beleuchtungsfaser (7) zum Zuführen des vorgeformten Probenstrahls (23) zu dem Objektbereich (12), und mit einer Detektorfaser (14) zum Zuführen von an dem jeweiligen Objektpunkt (11) reflektierten und/oder gestreuten Streulicht (13) zu einem das Streulicht (13) erfassenden Detektor (15), der mit einer Rechnereinheit (16) verbunden ist, wobei der Wellenfrontmanipulator (3), die Beleuchtungsfaser (7) und die Detektorfaser (14) jeweils zweifach vorgesehen sind, wobei die Wellenfrontmanipulatoren (3) ferner dazu eingerichtet sind, zeitlich und/oder spektral getrennte Probenstrahlen (23) zu erzeugen, und wobei die Rechnereinheit (16) ausgelegt ist, das stereoskopische Bild (24) aus dem zeitlich und/oder spektral getrennten erfassten Streulicht (13) zusammenzufügen, wobei die Wellenfrontmanipulatoren (3) ferner dazu eingerichtet sind, bei Ermittlung einer Änderung eines Arbeitsabstandes (22) zwischen einem distalen Ende der Beleuchtungsfaser (7) und dem Objektbereich (12) die Größe des Objektbereiches (12) in Abhängigkeit des Arbeitsabstandes (22) zu variieren.
Faserendoskop (1) zur stereoskopischen Bildgebung, mit mindestens einem Wellenfrontmanipulator (3), der zur Erzeugung eines Probenstrahls (23) eingerichtet ist, eine Wellenfront des Lichts einer Lichtquelle (2) derartig vorzuformen, dass das vorgeformte Licht im Wesentlichen in einem Objektpunkt (11) eines Objektbereiches (12) fokussierbar und rasternd auf eine Vielzahl von Objektpunkten (11) ablenkbar ist, mit einer Beleuchtungsfaser (7) zum Zuführen des vorgeformten Probenstrahls (23) zu dem Objektbereich (12), und mit mindestens zwei Detektorfasern (14) zum Zuführen von an dem jeweiligen Objektpunkt (11) reflektierten und/oder gestreuten Streulicht (13) zu jeweils einem das Streulicht (13) erfassenden Detektor (15), der mit einer Rechnereinheit (16) verbunden ist, die ausgelegt ist, das stereoskopischen Bild (24) aus dem erfassten Streulicht (13) zusammenzufügen, wobei der Wellenfrontmanipulator (3) ferner dazu eingerichtet ist, bei Ermittlung einer Änderung eines Arbeitsabstandes (22) zwischen einem distalen Ende der Beleuchtungsfaser (7) und dem Objektbereich (12) die Größe des Objektbereiches (12) in Abhängigkeit des Arbeitsabstandes (22) zu variieren.
Faserendoskop (1) nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektorfasern (14) einen fixen lateralen Abstand (21) zueinander aufweisen.
Faserendoskop (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (21) zwischen den beiden Detektorfasern (14) zwischen 50 µm und 500 µm, bevorzugt zwischen 100 µm und 400 µm und besonders bevorzugt zwischen 150 µm und 300 µm liegt und besonders bevorzugt 200 µm beträgt.
Faserendoskop (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Detektorfasern (14) so angeordnet sind, dass im Wesentlichen der gleiche Erfassungsbereich (19) betrachtbar ist.
Faserendoskop (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Detektorfasern (14) ein erstes Paar von Detektorfasern (14.1) bilden und ferner aufweisend mindestens ein weiteres Paar zusätzlicher Detektorfasern (14.2) mit einer von der Stereobasis des ersten Paars von Detektorfasern (14.1) verschiedenen Stereobasis.
Faserendoskop (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Paaren von Detektorfasern (14.1, 14.2) ein für die Signalerfassung verwendetes Paar von Detektorfasern (14.1, 14.2) in Abhängigkeit des Arbeitsabstandes (22) ausgewählt wird.
Faserendoskop (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (2) zweifach vorgesehen ist.
Faserendoskop (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsfasern (7) unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind.
Faserendoskop (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigevorrichtung zur Darstellung des stereoskopischen Bildes (24) vorgesehen ist.
Verfahren (S100) zur Erfassung stereoskopischer Bilddaten eines Faserendoskops (1), umfassend die Schritte: a) Vorformen (S101) einer Wellenfront des Lichts mindestens einer Lichtquelle (2) mittels mindestens eines Wellenfrontmanipulators (3) derartig, dass zur Erzeugung eines Probenstrahls (23) das vorgeformte Licht im Wesentlichen in einem Objektpunkt (11) eines Objektbereichs (12) fokussiert und rasternd auf eine Vielzahl von Objektpunkten (11) abgelenkt werden kann, b) Zuführen (S102) des vorgeformten Probenstrahls (23) mittels mindestens einer Beleuchtungsfaser (7) zu dem Objektbereich (12), c) Bestimmen des Arbeitsabstands (22) zwischen einem distalen Ende der Beleuchtungsfaser (7) und dem Objektbereich (12), d) Anpassen der Größe des Objektbereichs (12) in Abhängigkeit des bestimmten Arbeitsabstandes (22) mittels des mindestens einen Wellenfrontmanipulators (3), e) Fokussieren (S103) des zugeführten Lichts in einem Objektpunkt (11) des Objektbereichs (12) durch den Wellenfrontmanipulator (3), f) Zuführen (S104) des an dem Objektpunkt (11) reflektierten und/oder gestreuten Streulichts (13) zu einem Detektor (15) mittels einer Detektorfaser (14), g) Wiederholen (S105) der Schritte c) und d) für zumindest einen Teil der Objektpunkte (11) des Objektbereichs (12), und h) Extrahieren (S106) eines stereoskopischen Bildes (24) aus den erfassten Daten des Detektors (15).
Verfahren (S100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Arbeitsabstandes (22) mittels OCT-Messung durch die Beleuchtungsfaser (7) hindurch erfolgt.
Verfahren (S100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserendoskop (1) ein erstes Paar von Detektorfasern (14.1) und mindestens ein weiteres Paar zusätzlicher Detektorfasern (14.2) mit einer von der Stereobasis des ersten Paars von Detektorfasern (14.1) verschiedenen Stereobasis aufweist und dass aus den Paaren von Detektorfasern (14.1, 14.2) ein für die Signalerfassung verwendetes Paar von Detektorfasern (14.1, 14.2) in Abhängigkeit des Arbeitsabstandes (22) ausgewählt wird.